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PHY569A - Physique des plasmas et fusion thermonucléaire

En raison de sa forte ionisation, qui induit des comportements spécifiques, le plasma est un état de la matière singulier, au regard des états solide, liquide et gazeux qui structurent notre environnement terrestre. D’où son appellation de quatrième état de la matière. Les plasmas sont omniprésent dans l’Univers. Beaucoup de plasmas naturels, comme la surface du Soleil, les gaz interstellaires, les pulsars ou la magnétosphère terrestre, montrent des comportements spécifiques liés aux effets des forces électriques et magnétiques. La physique des plasmas a été développée non seulement pour interpréter ces plasmas, mais aussi dans la quête de la génération d’énergie par fusion nucléaire. Cette physique est structurée d’une part par des grands programmes de recherches cognitives (en sciences de la matière, en astrophysique, en planétologie, sur les ultra-hautes intensités laser, …) et d’autre part par des recherches axées sur des enjeux sociétaux majeurs, rassemblant la fusion thermonucléaire, les processus innovants pour la structuration et la résistance des matériaux, l’environnement, la santé.

Cet enseignement offre une introduction aux principes de base de la physique des plasmas et de la fusion thermonucléaires. Il est constitué par une introduction aux principes et méthodes de la physique des plasmas suivie par une présentation de la problématique de la combustion thermonucléaire contrôlée, qu’il s’agisse de la voie du confinement magnétique (le projet international ITER) ou du confinement inertiel (les projets Mégajoule en France et NIF aux USA), et enfin un aperçu des réalisations et performances des systèmes expérimentaux actuels.

 

Langue du cours : Anglais

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PHY569A - Physics of plasmas and thermonuclear fusion

Due to its high ionization, which induces specific behaviors, the plasma state is a singular state of matter, compared to solid, liquid and gas states which make up our Earth environment. That is why it is often referred to as the fourth state of the matter. Plasmas occur pervasively in nature: indeed, most of the known matter in the Universe is in plasma state. Many naturally occurring plasmas, such as the surface regions of the Sun, interstellar gas clouds, the pulsars or the Earth’s magnetosphere, exhibit distinctively dynamical phenomena arising from the effects of electric and magnetic forces. The science of plasma physics was developed not only to provide an understanding of these naturally occurring plasmas but also in furtherance of the quest for controlled nuclear fusion. Plasma science is structured on one hand by large cognitive research programs (material science, astrophysics, planetology, ultrahigh laser intensities, …) and on the other hand by applied research, focused on key societal issues, gathering thermonuclear fusion, innovating processes for structuration and resistance of the materials, environment, health.

This course provides an introduction to the basic principles of plasma physics and thermonuclear fusion. It consists of an introduction to the principles and methods of plasma physics, followed by a presentation of the problematic of controlled thermonuclear combustion, whether it be the magnetic confinement route (the international ITER project) or the inertial confinement route (the Mégajoule project in France and the NIF project in the USA).

 

Language: English